專利名稱：具有Ln的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生物系統(tǒng)檢測、跟蹤和量化的探針的技術(shù)領(lǐng)域。更具體地講，本發(fā)明的主題涉及一種新的、雜交探針粒子及其制備方法，該探針粒子的核由平均直徑小于10nm的包含鑭系元素倍半氧化物的納米粒子組成，其上固定有探針分子。
使用與生物系統(tǒng)中用于檢測(識別)或跟蹤被稱為靶的特定物質(zhì)的標(biāo)記物有關(guān)的探針是醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域和生物研究領(lǐng)域中的常用技術(shù)。所述探針在流式細(xì)胞計(jì)量、組織學(xué)、免疫學(xué)檢定或熒光顯微鏡術(shù)特別有用，可用于生物物質(zhì)和非生物物質(zhì)的研究。
常用的標(biāo)記系統(tǒng)例如可以是碘、磷和其它物質(zhì)(如過氧化酶或堿性磷酸酯酶)的放射性同位素，它們的檢測需要特定的底物。在大多數(shù)情況下，標(biāo)記物與被測物質(zhì)之間的選擇性偶聯(lián)可以通過單個官能分子或多個官能分子的組合獲得。為了確定無疑地鑒別待測的目標(biāo)物質(zhì)，結(jié)合選擇性是必需的。確保這種偶聯(lián)的反應(yīng)是已知的，例如在《Bioconjugate Techniques》，G.T.Hermanson，Academic Press1996或《Fluorescent and Luminescent Probes for Biological Activity.A PracticalGuide to Technology for Quantitative Real-Time Analysis》，第2版，W.T.Masoned.，Academic Press，1999中所描述的。
熒光有機(jī)染料非常頻繁地用于標(biāo)記。包括熒光素、德州紅(Texas Red)或Cy5，它們可以選擇性地連接到用作探針的確定的生物或有機(jī)物質(zhì)上。在標(biāo)記探針被外源激發(fā)后，最常用的是電磁源，探針發(fā)射的熒光證明了與探針結(jié)合的目標(biāo)生物或有機(jī)物質(zhì)的存在。
現(xiàn)有技術(shù)的熒光有機(jī)染料的一個主要缺點(diǎn)的根源在于它們的低化學(xué)穩(wěn)定性它們在存在酸或自由基(radicals)的情況下，在僅僅幾百萬個光吸收和發(fā)射循環(huán)之后就發(fā)生降解，甚至分解。此外，在大多數(shù)應(yīng)用中，它們對入射光的穩(wěn)定性也不足。此外，熒光有機(jī)燃料會對生物環(huán)境也具有光毒性。
熒光有機(jī)染料還具有在廣譜范圍內(nèi)發(fā)射以及被波長非常窄的波譜范圍的輻射激發(fā)的缺點(diǎn)。因此，通過發(fā)射譜帶的重疊同時識別每個都用不同的熒光染料標(biāo)記的幾個物質(zhì)(也被稱為復(fù)用)將變得很難，并且限制了不同標(biāo)記的物質(zhì)的計(jì)數(shù)。而且，不同染料的有效激發(fā)需要幾個光源，通常是激光，或者當(dāng)將白光用作激發(fā)源時，需要使用包括一系列濾光器的復(fù)合光學(xué)組件。
現(xiàn)有技術(shù)曾經(jīng)提出可以使用熒光有機(jī)染料。作為第一任選方案，可以使用含有鑭族金屬離子作為熒光標(biāo)記物的金屬絡(luò)合物(鰲合配位體)(專利US4637988和US5891656)。這些系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是被激發(fā)的物體具有較長的壽命，可能達(dá)到幾個毫秒，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)具有時間分辨力。但是，發(fā)光在水介質(zhì)中的高度稀釋(淬火)妨礙了這些鑭系鰲合物的使用。由于生物介質(zhì)通常具有非常高的含水量，所以這極大地限制了鰲合物的應(yīng)用領(lǐng)域。因此人們進(jìn)行了從生物介質(zhì)中分離被測物質(zhì)并將其放入無水環(huán)境中的嘗試(I.Hemmil，Scand.J.Clin.Lab.Invest.48，1988，389-400頁)；但是，由于標(biāo)記點(diǎn)上的數(shù)據(jù)在分離步驟中丟失，因此使得它們不能進(jìn)行免疫組織化學(xué)測試。在專利US4282382和US4259313中指出，可以將捕獲了鑭系鰲合物的聚合物粒子(乳膠)用作熒光標(biāo)記。
現(xiàn)有技術(shù)中提出的另一種任選方案包括標(biāo)記探針，該探針可以結(jié)合到具有固有發(fā)光粒子的被測目標(biāo)上。具體而言，半導(dǎo)體材料的納米粒子已經(jīng)是認(rèn)真研究過的對象。專利US5990479以及以WO00/17642和WO00/29617公開的國際專利申請示出了屬于II-VI或III-V族元素的熒光半導(dǎo)體納米晶體和那些在某些條件下由來自周期表的第4主族的元素組成的納米晶體，可以將其用作生物系統(tǒng)的熒光標(biāo)記物。由于被稱為《量子尺寸效應(yīng)(quantum size effect)的現(xiàn)象，所以熒光半導(dǎo)體納米晶體的發(fā)射波長由其尺寸決定。因此，通過使這些納米晶體的尺寸發(fā)生變化，可以將廣譜范圍從可見光覆蓋到近紅外區(qū)。它們作為生物標(biāo)記物的使用由Warren C.W.Chan，Shuming Nie，Science，281，2016-2018，1998和MarcelBruchez Jr，Mario Moronne，Peter Gin，Shimon Weiss，A.Paul Alivisatos，Science，281，2013-2016，1998描述。具有適當(dāng)確定的發(fā)射波長即低尺寸分散的半導(dǎo)體納米晶體的制備在操作條件和合成過程中需要高度準(zhǔn)確的精度和完善的控制。因此生產(chǎn)它們非常困難。將由這些半導(dǎo)體晶體提供的寬范圍顏色僅有幾個埃(即幾個原子層)的尺寸改變。溶液中的合成方法幾乎不能達(dá)到這樣高的精度。此外，在納米晶體的表面上觀察到的電子空穴對的再結(jié)合將量子產(chǎn)量限制到很低的值。
為了回避這個問題，人們提出了一種核/殼結(jié)構(gòu)這需要用具有更寬間隙的半導(dǎo)體材料(ZnS，CdS)層單獨(dú)地涂覆熒光半導(dǎo)體納米晶體。而且，通過熒光半導(dǎo)體納米晶體選擇標(biāo)記的生物分子需要形成由胺基團(tuán)(環(huán)氧和羧酸)官能化的聚硅氧烷層。這些形成生物分子的定位點(diǎn)。因此，這些納米晶體的制備至少需要三個合成步驟，前兩步非常精密，因此很難應(yīng)用到工業(yè)規(guī)模。
不管希望的結(jié)果如何，通過摻雜發(fā)光離子(稀土元素)使得氧化物納米粒子發(fā)光進(jìn)行標(biāo)記仍然不是非常普及。其主要缺點(diǎn)在于它的低量子產(chǎn)量，這需要使用激光激發(fā)存在于晶體陣中的發(fā)光離子。而且，當(dāng)在水介質(zhì)中直接使用這些粒子時，其發(fā)光性能被顯著破壞。
特別值得一提的是US2003/0180780，在該專利申請中描述了涂有硅烷的金屬氧化物納米粒子，可以將該硅烷用作目標(biāo)生物分子的標(biāo)記試劑。其中給出的唯一的例子涉及涂有從3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)獲得的非常薄的硅烷層的Eu2O3納米粒子，這些納米粒子的平均直徑為100-200nm。
對生物應(yīng)用來說，人們希望使用其膠狀懸浮體具有更好的穩(wěn)定性的更小尺寸的納米粒子，并且它們的組分具有更好的《隱密性(furtivity)》或《分子性(molecularity》。使用更小尺寸的納米粒子進(jìn)行標(biāo)記可以提高生物功能的靶向率。
在本文中，本發(fā)明提供用于生物標(biāo)記的雜交探針納米粒子，該雜交探針納米粒子具有足夠小的尺寸，并且特別是對外部水介質(zhì)的侵襲具有提高的穩(wěn)定性。
因此，本發(fā)明的主題是雜交納米粒子，該雜交納米粒子包括-納米球，其平均直徑為2至9nm，其至少90％的重量由Ln2O3組成，其中Ln代表稀土元素，任選摻雜有稀土元素或錒族元素、稀土元素的混合物或稀土元素和錒族元素的混合物，其中至少50％的金屬離子是稀土元素離子，-納米球涂層，主要由官能化的聚硅氧烷細(xì)成，平均厚度為0.5至10nm、優(yōu)選大于2nm且不大于10nm，和-至少一個通過共價鍵接枝到聚硅氧烷涂層的生物配體，。
具體而言，使用摻雜稀土元素的Ln2O3倍半氧化物的納米粒子是特別有利的，因?yàn)樗鼈兙哂袠O窄的發(fā)射光線和通過用不同的陽離子摻雜獲得不同發(fā)射光線的可能性。
此外，通過存在于納米球核中的稀土元素離子(極好的光穩(wěn)定性、長壽命的激發(fā)態(tài))使納米粒子發(fā)光的使用和涂層表面里和/或上的發(fā)光分子的使用使得可以進(jìn)行時間分辨檢測，特別是當(dāng)將高效工具用于光學(xué)成像時，例如時間分辨發(fā)光顯微術(shù)。
而且，如果這些納米粒子包含具有所需磁特性的鑭族元素例如釓，那么可以將它們用作MRI造影劑或治療系統(tǒng)中，該治療系統(tǒng)例如能夠在納米粒子與外部施加的交流磁場的相互作用后破壞目標(biāo)細(xì)胞，產(chǎn)生過高熱。
另外，如果這些納米粒子包含具有與高能反應(yīng)偶合的廣泛中子捕獲能力的元素例如157Gd或235U，那么可以基于中子捕獲將它們用于治療(例如針對癌癥)。
上述納米粒子的膠狀懸浮液也形成本發(fā)明的一部分。
本發(fā)明的另外的主題是一種制備上述限定的雜交納米粒子的方法，任選以膠狀懸浮液的形式，所述方法包括下面的步驟a)制備納米球的膠狀懸浮液，該納米球的平均直徑為2至9nm，至少90wt％由Ln2O3組成，其中Ln代表稀土元素，任選摻雜有稀土元素或錒族元素、稀土元素的混合物或稀土元素和錒族元素的混合物，其中至少50％的金屬離子是稀土元素離子，b)將所需量的烷氧基硅烷和交聯(lián)試劑的混合物添加到膠狀懸浮液以在該粒子表面上形成涂層，該涂層主要由通過至少一種活性基團(tuán)官能化的聚硅氧烷組成，平均厚度為0.5至10nm、優(yōu)選大于2nm且不大于10nm，和c)用化學(xué)方法通過與存在于涂層表面上的活性基團(tuán)偶合將至少一種生物配體接枝到該涂層上，d)任選分離和干燥所獲得的雜交納米粒子。
下面參照附圖的描述提供了對本發(fā)明主題的更好的理解。當(dāng)它們不互相排斥時，可以將下面描述的不同變型組合。
附

圖1是依據(jù)下面的實(shí)施例4獲得的涂有3.5nm厚的層的8nm的Gd2O3:Tb3+粒子的高分辨率傳輸電子顯微術(shù)視圖。
附圖2是依據(jù)下面的實(shí)施例4獲得的涂有3.5nm厚的聚硅氧烷層的8nm的Gd2O3:Tb3+粒子的長度方向測量的EDX光譜分析(偶合到HRTEM)。
附圖3給出了在涂上3.5nm的聚硅氧烷層(實(shí)施例4)之后的8nm粒子的尺寸測量結(jié)果。
附圖4給出了原始粒子(透析膠體，5.7nm)和涂上8.0nm的聚硅氧烷層(實(shí)施例3)之后的尺寸測量的比較結(jié)果。
附圖5給出了原始粒子(透析膠體，3.5nm)和涂上5.0nm的聚硅氧烷層(實(shí)施例1)之后的尺寸測量的比較結(jié)果。
附圖6給出了原始粒子(透析膠體，3.5nm)和涂上通過8.0nm的熒光素官能化的聚硅氧烷層(實(shí)施例6)之后的尺寸測量的比較結(jié)果。
附圖7示出了用柱色譜法獲得的不同組分，如實(shí)施例6中涂有由熒光素官能化的聚硅氧烷的、在230nm激發(fā)的膠體的發(fā)射光譜。
附圖8示出了納米粒子的熒為性，該納米粒子具有涂有通過熒光素和低聚核苷酸鏈官能化的聚硅氧烷的氧化釓核，這些納米粒子通過與互補(bǔ)的低聚核苷酸鏈的雜交(實(shí)施例9)固定在生物芯片上。
附圖9示出了對應(yīng)于附圖7示出的柱色譜的組分2、并且在熒光素降解之后在540nm激發(fā)的膠體的發(fā)射光譜。
附圖10給出了5.7nm的原始透析膠體的粒子和那些涂有8.0nm的聚硅氧烷層(實(shí)施例3)的粒子之間的發(fā)光測量的比較結(jié)果。
附圖11給出了3.5nm的原始透析膠體的粒子和那些涂有5.0nm的聚硅氧烷層(實(shí)施例1)的粒子之間的發(fā)光測量的比較結(jié)果。
附圖12給出了3.5nm的原始透析膠體的粒子和那些涂有8.0nm的聚硅氧烷層(實(shí)施例2)的粒子之間的發(fā)光測量的比較結(jié)果。
附圖13示出了在乙醇中透析和在用0.2M的HCI酸化的水中分散，如實(shí)施例5中涂有聚硅氧烷、在230nm激發(fā)的膠體的發(fā)射光譜。
附圖14示出了涂有5.0nm的聚硅氧烷層(實(shí)施例1)的Gd2O3:Tb3+(5％)(直徑3.5nm)粒子的激發(fā)光譜。
在本文中，使用的術(shù)語具有下面的定義。
稀土元素包括鈧、釔和鑭系元素，它們是Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。在本發(fā)明中，稀土元素優(yōu)選選自釔和鑭系元素。
錒系元素是Ac、Th、Pa、U、Np、Pu、Am、Cm、Bk、Cf、Es、Fm、Md、No和Lw。
納米球的平均直徑或中徑稱為d50，定義為這樣的直徑，即50％的納米球的直徑小于該直徑，并且由激光擴(kuò)散技術(shù)(光子相關(guān)光譜法)確定。
將Ln2O3倍半氧化物摻雜稀土元素或錒系元素，如果是后者，那么其存在的比例不大于金屬離子的25％。超過這個值，它就變成混合物。
本發(fā)明涉及一種用于生物應(yīng)用的探針，基本上包括由涂層包圍的納米球核，該涂層也稱作環(huán)，通過至少一個生物配體和任選的其它有機(jī)分子的共價鍵實(shí)現(xiàn)接枝。納米球基本上是納米尺寸的球形無機(jī)熒光核。更精確地講，這種球核由Ln2O3組成，其中Ln代表純稀土元素，或者摻雜有稀土元素、錒系元素或其組合，或者稀土元素的混合物，或者稀土元素和錒系元素的混合物，其中至少50％的金屬陽離子是稀土金屬陽離子。這種納米球核的平均直徑為2至9nm范圍。至少90％重量的納米球由Ln2O3組成，如上所定義的，其余部分可能由相應(yīng)的氫氧化物組成。
涂層是圍繞納米球的中間層，生物配體通過共階鍵結(jié)合到該涂層上。該涂層主要由官能化的聚硅氧烷組成，并平均厚度為0.5到10nm，優(yōu)選大于2nm。這種涂層的功能至少有但不限制于三個方面它必須確保保護(hù)(密封)核不受外部環(huán)境的影響；它必須充當(dāng)生物配體連接到其上的接枝點(diǎn)；它必須提高無機(jī)核的光學(xué)性能，通過在可見波長從UV-吸收環(huán)向核重發(fā)射傳遞能量。
形成本發(fā)明的納米粒子的球形核的納米球的類型可以根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用進(jìn)行選擇，并且優(yōu)選由至少80％重量的任意摻雜的稀土元素的倍半氧化物組成。優(yōu)選地，將這個納米球摻雜或共同摻雜，即用至少兩種不同類型的元素?fù)诫s。
最好納米球由至少80％重量的、優(yōu)選至少90％重量的Y2O3或Gd2O3組成，優(yōu)選Gd2O3。
當(dāng)需要常規(guī)發(fā)光時，可以用Eu、Tb、Er、Nd、Yb、Tm類型的鑭系元素?fù)诫s納米球，其量為納米球金屬陽離子的0.1至25％。當(dāng)需要在紅外線區(qū)發(fā)光時，可以用Nd或Yb類型的鑭系元素?fù)诫s納米球。當(dāng)需要antistokes發(fā)光時，則可以采用Er類型的鑭系元素?fù)诫s納米球。
如前所述，在組合檢測(復(fù)用)時，可以用至少兩種不同的占納米球金屬陽離子0.1到25％的鑭系元素?fù)诫s納米球，這些鑭系元素中的至少之一選自Eu和Tb。
而且，為了便于檢測，特別是在磁共振成像(MRI)領(lǐng)域或治療領(lǐng)域，除了具有發(fā)光性能之外，納米球最好還應(yīng)當(dāng)具有磁性能。因此，納米球最好含有選自Gd、Nd的具有磁性的稀土元素陽離子，對醫(yī)學(xué)成象應(yīng)用來說，其量為所有存在于核中的金屬陽離子的10％，對高溫應(yīng)用來說為50％。
依據(jù)另一個有利的變型，納米球的金屬陽離子的0.01至50％、優(yōu)選0.1至10％是選自Ac、Th、Pa、Np、U、Pu的錒系元素陽離子。用所述的放射性原子核摻雜納米球特別可用于核反應(yīng)相關(guān)治療中。
另一個有利的變型涉及雜交納米粒子，其中至少0.1％的納米球的金屬陽離子是放射性同位素，其半衰期小于1000年，或者其中至少1％、優(yōu)選至少5％的納米球的金屬陽離子是同位素，該同位素具有偶合高反應(yīng)能量的廣泛中子捕獲能力(例如157Gd，235U)。所述的納米粒子對基于核分裂反應(yīng)的治療系統(tǒng)例如用于癌細(xì)胞的破壞是非常重要的。
優(yōu)選地，納米球由至少90wt.％的任意摻雜的鑭倍半氧化物細(xì)成。本發(fā)明的雜交納米粒子是特別優(yōu)選的，其納米球由摻雜有Tb或Eu的至少90wt.％的Gd2O3組成。Gd3+是陽離子，其具有強(qiáng)的順磁性，并且能夠作為發(fā)光Eu和Tb陽離子的基質(zhì)。
稀土元素的倍半氧化物的納米球，特別是釓倍半氧化物易于在水介質(zhì)中水解。為了防止倍半氧化物轉(zhuǎn)換為氫氧化物，它涂有主要由官能化的聚硅氧烷組成的保護(hù)層。該層必須足夠厚以確保這種保護(hù)作用它的平均厚度為0.5到10nm，并且優(yōu)選大于1nm。涂層最好至少占納米粒子總體積的20％，優(yōu)選占納米粒子總體積的25至75％。通過激光粒子尺寸測量方法(光子相關(guān)光譜法)測量該厚度。對單獨(dú)的納米粒子來說，也可以通過傳輸電子顯微鏡術(shù)測量納米球的直徑和層的厚度。
最好該涂層能夠保護(hù)氧化核的發(fā)光性能和/或使得能夠?qū)η蚝诉M(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，通過聚硅氧烷的環(huán)吸收能量，并轉(zhuǎn)移給球核，這提高了它的發(fā)光度。如果通過氧橋?qū)?至75％、優(yōu)選30％至50％的聚硅氧烷層的硅原子中的每一個都連接到其它四個硅原子上，這細(xì)成本發(fā)明的優(yōu)選變型，則將特別確保這種功能。因此，依據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選變型，將官能化的聚硅氧烷涂層中的25至95％、優(yōu)選50至70％的硅原子共價連接到碳原子，并由此將其官能化。
而且，可以依據(jù)所希望獲得的優(yōu)先效果選擇這種官能化的聚硅氧烷層的密度。特別是，優(yōu)選密度為1.6至2.4、優(yōu)選1.8至2.1的層，以便進(jìn)一步提高對球核不受羥基化影響的保護(hù)，并保持它的發(fā)光性。對MRI或高熱癥應(yīng)用來說，優(yōu)選小于2的密度的涂覆。
這種官能化的聚硅氧烷層還使得可以通過至少一個生物配體和任意的其它有機(jī)分子或聚合物的共價鍵連接進(jìn)行接枝。具體而言，除一個或多個生物配體或配體之外，還將10-100000個特別是選自若丹明或熒光素衍生物的發(fā)光有機(jī)分子接枝在涂層的表面上和/或內(nèi)，這樣可以使得進(jìn)行時間分辨檢測。對發(fā)光有機(jī)分子來說，激發(fā)態(tài)的持續(xù)時間是幾個毫微秒，而對鑭倍半氧化物的納米粒子來說，是一個微秒級。
依據(jù)本發(fā)明的一個變型，通過共階鍵將1-1000個、優(yōu)選1-100個生物配體的分子接枝到官能化的聚硅氧烷層上。依據(jù)本發(fā)明的另一個變型，小于10％重量的納米粒子包括接枝到中間層的兩個以上的生物配體的分子。
生物配體指這樣一種化合物，該化合物具有至少一個能夠使其與目標(biāo)生物靶分子反應(yīng)的識別部位。接枝的生物配體例如是核苷酸、糖類、維生素、激素、維生素H、抗生蛋白鏈菌素或其他用作生物媒介的有機(jī)分子。
除了生物配體之外，也可以將發(fā)光分子或配合分子接枝到官能化的聚硅氧烷層上。也可以將有機(jī)磷酸鹽、季胺類的極性或帶電分子接枝到中間層上。另一種可能性是將分子量小于5000g/mol、優(yōu)選小于1000的水溶性聚合物分子例如聚乙二醇或葡聚糖接枝到聚硅氧烷層。
本發(fā)明還涉及一種制備如上所定義的、任選為膠狀懸浮形式的雜交納米粒子的方法。這種方法包括不同的步驟，如下詳述。
該方法的第一步在于獲得大量平均直徑在2和9nm之間的結(jié)晶納米球，該結(jié)晶納米球具有低的多分散性并且容易再分散，即不形成團(tuán)塊。本發(fā)明的方法包括直接制備等分散的(isodispersed)膠態(tài)分散體。等分散的分散體指這樣的分散體，即在光子相關(guān)光譜法中測量的尺寸分布非常接近，即例如90％以上的分散體粒子的直徑為平均直徑d50值±20％。直徑分布越窄，系統(tǒng)變得越等分散或單分散。
利用多元醇方法制備這些納米粒子。這種《多元醇(polyol)》方法包括在將多元醇的溫度升至130℃到250℃時固體的直接沉淀。首先將金屬前體(precursor)溶解在多元醇(例如二甘醇)中，在任選添加試劑后，將該溶液升至150℃以上。多元醇用作穩(wěn)定劑，其限制了粒子的生長并且使粉末凝聚成團(tuán)降為最小。
采用這種方法，已經(jīng)合成了不同的亞微氧化粉末，值得一提的是CeO2、摻雜Ce3+的LaPO4(C.Feldmann，Advanced Materials，13(2003)101)和Eu3+摻雜的Y2O3(C.Feldmann，J.Merikhi，Journal of Materials Science，38(2003)1731-1735)。本發(fā)明中所采用的納米球例如是通過Journal of luminescence，102-103(2003)445-450和Journal of Colloid and Interface Science，doi10.1016/j.jcis.2003.10.031中描述的《多元醇》方法獲得的。不受所列的限制，所采用的前體可以是氯化物、硝酸鹽或醋酸鹽。因此可以獲得更高的g/l濃度。有利地，獲得每升溶劑包含100mg和100g之間的納米球的膠狀懸浮液。
例如在低于200℃的溫度、在極性溶劑如二甘醇(DEG)型的多元醇中進(jìn)行倍半氧化物納米球的合成，該溶劑的強(qiáng)溶劑化能力使得能夠控制粒子的尺寸。將形成納米球的不同的金屬倍半氧化物例如稀土元素的氯化物RECl3(RE:Gd，Y)和鑭系氯化物L(fēng)n’Cl3(Ln’:Eu、Tb、Er、Nd、Yb、Tm)或錒系元素硝酸鹽(U)分散在二甘醇中。金屬離子的總濃度優(yōu)選為0.1-0.5M，并且稀土元素氯化物RECl3(RE:Gd，Y)和鑭系氯化物L(fēng)n’Cl3(Ln’:Eu、Tb、Er、Nd、Yb、Tm)或錒系元素硝酸鹽(U)的相對量取決于所希望的摻雜水平或所希望的混合類型。攪拌之后，優(yōu)選添加1ml的氫氧化鈉水溶液，并且在硅油浴中將混合物加熱到140℃一個小時。當(dāng)存在的化合物完全溶解時，該溶液在強(qiáng)烈攪拌下升溫到180℃四個小時。得到分散在DEG中的納米球的膠狀溶液，其可以穩(wěn)定幾個月。不管摻雜劑(稀土元素或錒系元素)的量是多少，納米尺寸的粒子均呈單相固態(tài)溶液形式?？梢哉{(diào)整離子的濃度和水解的速率(所添加的水量與金屬離子量的比值)從而控制尺寸。已發(fā)現(xiàn)OH-的濃度必須盡可能池低，以便防止形成氫氧化物沉淀。相對于稀土元素陽離子的摩爾數(shù)，添加一個相當(dāng)量的NaOH似乎是一種很好的折衷方法；低的量會導(dǎo)致低產(chǎn)量(小于30％的鑭系元素氧化物)，而高的量則會形成氫氧化物的不可逆沉淀。
因此，在特別優(yōu)選的方式中，在方法的步驟a)中，在形成所需的倍半氧化物所需的最少量的水和任選的堿例如0.01和1mol/l溶劑的NaOH存在下，通過在極性溶劑中、特別是在乙二醇型的多元醇中溶解稀土元素和/或錒系元素前體，然后加熱到130-250℃，來制備每升溶劑包含100mg-100g的納米球的膠狀懸浮液。
通過去除殘留的可溶鹽和部分多元醇(例如通過減壓蒸發(fā)或通過改變?nèi)軇?，例如通過色層分離或透析)并控制溶液中水存在的量，可以任選提純和/或濃縮所獲得的納米球的膠狀懸浮液。
在本發(fā)明中，將Ln2O3的納米球涂覆使其變強(qiáng)的分子層，維持與倍半氧化物的表面和與有機(jī)分子(熒光劑、分散劑......)和/或與其連接的生物配體之間的相互作用。而且，當(dāng)將納米球分散在水介質(zhì)中時，該層保證了對納米球的保護(hù)，這是由于通常觀察到納米球溶解，和/或當(dāng)將這些納米球分散在水中時發(fā)光強(qiáng)度降低。由于這個原因，使用網(wǎng)狀組織形成劑而非調(diào)節(jié)劑(其使得在納米球的周圍不能形成交聯(lián)層)。網(wǎng)狀組織形成劑是化合物，其除了與稀土元素的倍半氧化物的表面形成結(jié)合之外，還能夠在它們之間反應(yīng)(通過在最靠近的相鄰元素之間的縮合反應(yīng))，以便形成捕獲納米球的真正的網(wǎng)狀組織。這些化合物通常是式為RxSI(OR’)y的烷氧基硅烷，其中y＝2，3；x＝4-y，選擇R以便固定活性有機(jī)分子。為了獲得密集的、堅(jiān)固的網(wǎng)狀組織，將RxSI(OR’)y與交聯(lián)試劑例如原硅酸四乙酯(TEOS)混和。聚硅氧烷層也稱為涂層或環(huán)，可以特別通過選自氨丙基三乙氧基甲硅烷(APTES)、縮水甘油基氧基丙基三乙氧基甲硅烷(GPTES)、巰基丙基三乙氧基甲硅烷(MPTES)和異氰酸根丙基三乙氧基甲硅烷(IPTES)的三烷氧基硅烷的混合物的水解縮合獲得，在如前獲得的Ln2O3倍半氧化物的納米球中的存在下使用交聯(lián)試劑如TEOS。通過控制所添加的交聯(lián)試劑、最常見為TEOS的量來控制Si/C的比值。所添加的烷氧基硅烷/交聯(lián)試劑的量取決于分散在溶液中的納米球的數(shù)量，它們的大小(因此為它們的表面積)和吸收分子所占據(jù)的面積。優(yōu)選存在三甲胺類型的堿，優(yōu)選在0.01和0.1mol/l之間。三烷氧基硅烷的使用使得可以將活性基團(tuán)添加到涂層上，這使得活性分子(生物配體、熒光團(tuán))可以粘附。因此，為了進(jìn)行這種偶合，聚硅氧烷層中一些烷氧基硅烷類型的前體應(yīng)當(dāng)攜帶活性基團(tuán)例如羧基、胺基、醛基或環(huán)氧基。這些前體的水解縮合得到聚硅氧烷的官能化層，其能夠與待接枝的生物配體或任何其它有機(jī)分子或聚合物反應(yīng)。TEOS確保了形成的聚硅氧烷的交聯(lián)，其中單獨(dú)結(jié)合到氧原子(交聯(lián)節(jié)點(diǎn))即僅從TEOS衍生的硅原子的數(shù)量為5-75％，優(yōu)選30-50％。
通常通過對乙醇、水或等體積乙醇/水的混合物透析從膠狀溶液提取未吸收的分子和次級產(chǎn)物。
在本發(fā)明不受限制的前提下，可以詳述一種形成聚硅氧烷涂層的方法，優(yōu)選以四個階段實(shí)施。第一階段包括添加分散在包含nAPTES(1)mol的APTES的DEG溶液中5mlLn2O3的納米球，使得4＜100×nAPTES(1)/(nAPTES(1)+nAPTES(2)+nTEOS)＜16。在攪拌至少20分鐘后，添加3nAPTES(1)mol的水，將該水稀釋在包含0.1M的三乙胺(Et3N)的DEG中(第二階段)。在添加到前面的nAPTES(2)＝5nAPTES(1)mol的APTES和nTEOSmol的TEOS的混合物之前，將溶液攪拌一個小時(第三階段)，使得5＜100×nTEOS/(nApTES(1)+nAPTES(2)+nTEOS)＜75。最后，20分鐘后，將在包含0.1M的三乙胺(Et3N)的DEG中稀釋的(15nAPTES(21+4nTEOS)mol的水添加到混合物中。然后在20℃＜T＜40℃將該混合物攪拌48小時。
除了生物配體之外，官能化的聚硅氧烷涂層也可以實(shí)現(xiàn)特別是衍生自熒光素和若丹明的發(fā)光有機(jī)分子的共價鍵接枝。可以通過至少兩種不同的方式實(shí)施這些熒光團(tuán)的官能化。第一種方式包括在水解反應(yīng)之前通過這些熒光團(tuán)修飾烷氧基硅烷的分子。例如，通過APTES的胺官能團(tuán)和FTIC的異硫氰酸酯官能團(tuán)之間的反應(yīng)預(yù)先將在上述第一或第二階段中添加的5至30％的烷氧基硅烷分子、特別是APTES偶合到熒光素異硫氰酸酯(FTIC)上。然后將這樣修飾的聚硅氧烷前體添加到烷氧基硅烷和TEOS的混合物中，以便形成涂層環(huán)。第二種方法包括在形成聚硅氧烷層之后，通過由熒光團(tuán)攜帶的活性基團(tuán)和那些存在于聚硅氧烷層中的活性基團(tuán)之間的縮合接枝該熒光團(tuán)。
必須能夠得到用于探針/目標(biāo)偶合反應(yīng)的生物配體，并且由此可以通過與存在的活性基團(tuán)之間的常規(guī)偶合用化學(xué)方法接枝到聚硅氧烷層上，任選在次之前進(jìn)行活化步驟。確保偶合的反應(yīng)是已知的，并且例如在《Bioconjugate Techniques(生物連接技術(shù))》，G.T.Hermanson，Academic Press，1996或《Fluorescent andLuminescent Probes for Biological Activity.A Practical Guide to Technology forQuantitative Real-Time Analysis(用于生物活性的熒光和發(fā)光探針，定量實(shí)時分析技術(shù)的應(yīng)用指南)》，第2版，W.T.Mason ed.，Academic Press，1999中所描述的。例如，通過添加生物配體的水溶液實(shí)施偶合，其量至少大于涂層上接枝點(diǎn)(相應(yīng)于活性基團(tuán))的數(shù)量。如果用胺基官能化聚硅氧烷層，那么可以接枝至少攜帶一種-COOH官能團(tuán)的生物分子。但是，必須預(yù)先用EDC和MHS的混合物活化生物分子的-COOH官能團(tuán)。
在接枝生物配體之后，通過透析或柱色譜法去除額外的次級產(chǎn)物。僅當(dāng)納米粒子用熒光素的衍生物官能化時才使用后一種技術(shù)。為了防止由于重復(fù)的接枝和提純步驟導(dǎo)致的變性，優(yōu)選最后實(shí)施生物配體的接枝。
本發(fā)明的納米粒子具有不同的用途。特別是可以將它們用于檢測生物分子(生物芯片)、生物底物(MRI成像)的靶向、細(xì)胞或?qū)嶓w瘤的治療性破壞(過高熱、中子俘獲)。
下面給出的實(shí)施例僅僅用于說明本發(fā)明而非用于限制本發(fā)明。
實(shí)施例1通過在20ml體積的二甘醇中溶解50g.l-1量的釓和鋱氯化物制務(wù)摻雜5％Tb3的Gd2O3的膠體。通過HRTEM確定并通過激光粒子尺寸測量方法測量的最終粒子的尺寸是3.5nm。在二甘醇中加熱(40℃)和攪拌的情況下，將膠體透析24小時。二甘醇本身的體積/透析的膠體的體積比為20。
通過溶液-凝膠(sol-gel)方法在這些粒子周圍形成厚度為5.0nm的官能化聚硅氧烷層。在包含5.0ml透析的膠體(4.53.1019粒子.l-1)的溶液中，將下面的物質(zhì)溶解28.4g.l-1的氨丙基三乙氧基甲硅烷(APTS)、17.6g.l-1的原硅酸四乙酯(TEOS)和13.2ml的每升0.1M三乙胺的水溶液。
在40℃的油浴中在攪拌下實(shí)施該反應(yīng)。它包括幾個步驟在t＝0h，添加相應(yīng)于APTS總量的16％的m1在t＝0.33h，通過添加10％的總水體積水解APTS在t＝1.33h，添加相應(yīng)于剩余的APTS的m2和TEOS總量在t＝2.33h，添加90％的剩余水體積在t＝50.33h，結(jié)束合成。
實(shí)施例2在與實(shí)施例1相同的條件下制備摻雜5％Tb3+的Gd2O3的膠體。
通過溶液-凝膠方法在這些粒子的周圍形成厚度為8.0nm的官能化的聚硅氧烷層。在包含5.0ml透析的膠體(4.53.1019粒子.l-1)的溶液中，將下面的物質(zhì)溶解86.4g.l-1的APTS、54.2g.l-1的TEOS和40ml的每升0.1M三乙胺的水溶液。
在與實(shí)施例1相同的條件下通過溶液-凝膠方法實(shí)施涂層反應(yīng)。
實(shí)施例3在與實(shí)施例1相同的條件下制備摻雜5％Tb3+的Gd2O3的膠體，相應(yīng)于3.5nm的尺寸。通過將適當(dāng)量的釓和鋱氯化物添加到預(yù)先獲得的膠體中獲得5.7nm尺寸的并且具有相同組成的粒子。
通過溶液-凝膠方法在這些粒子周圍形成8nm厚的官能化的聚硅氧烷層。在包含5.0ml透析的膠體(5.66.1018粒子.l-1)的溶液中，將下面的物質(zhì)溶解58.1g.l-1的APTS、36.4g.l-1的TEOS和28.4ml的每升0.1M三乙胺的水溶液。
在與實(shí)施例1相同的條件下通過溶液-凝膠方法實(shí)施涂層反應(yīng)。
實(shí)施例4在與實(shí)施例3相同的條件下制備摻雜5％Tb3+的Gd2O3的膠體，相應(yīng)于5.7nm的尺寸。通過將適當(dāng)量的釓和鋱氯化物添加到預(yù)先獲得的膠體中獲得具有8nm尺寸和相同組成的粒子。
通過溶液-凝膠方法在這些粒子周圍形成3.5nm厚的官能化的聚硅氧烷層。在包含5.0ml透析的膠體(5.65.1018粒子.l-1)的溶液中，將下面的物質(zhì)溶解20.6g.l-1的APTS、13.0g.l-1的TEOS和10ml的每升0.1M三乙胺的水溶液。
在與實(shí)施例1相同的條件下通過溶液-凝膠方法實(shí)施涂層反應(yīng)。
實(shí)施例5在與實(shí)施例1相同的條件下制備摻雜5％Tb3+的Gd2O3的膠體。
通過溶液-凝膠方法在這些粒子周圍形成5.0nm厚的官能化的聚硅氧烷層。在包含2.5ml透析的膠體(4.53.1019粒子.l-1)和2.5ml自身的二甘醇的溶液中，將下面的物質(zhì)溶解28.4g.l-1的APTS、17.6g.l-1的TEOS和13.2ml的每升0.1M三乙胺的水溶液13.2ml。
在與實(shí)施例1相同的條件下通過溶液-凝膠方法實(shí)施涂層反應(yīng)。
實(shí)施例6在與實(shí)施例1相同的條件下制備摻雜5％Tb3+的Gd2O3的膠體。
通過溶液-凝膠方法在這些粒子周圍形成8nm厚的官能化的聚硅氧烷層。在包含2.5ml透析的膠體(2.26.1019粒子.l-1)和2.5ml自身的二甘醇的溶液中，將下面的物質(zhì)溶解9.4g.l-1的APTS、6.4g.l-1的TEOS和4.4ml的每升0.1M三乙胺的水溶液。
在添加質(zhì)量為m2的APTS之前的六個小時，后者在磁力攪拌下與1.4g.l-1的熒光素異硫氰酸酯(熒光分子)混和。隨后在與實(shí)施例1相同的條件下實(shí)施涂層反應(yīng)，但是將質(zhì)量為m2的APTS與FTIC混合。
實(shí)施例7低聚核苷酸的接枝將以-COOH官能團(tuán)結(jié)尾的d(T)22低聚核苷酸的100μM溶液添加到0.2MEDC和0.2M NHS的水溶液中。攪拌一個小時后，將500μl涂有官能化的聚硅氧烷層的氧化釓的納米粒子的水溶液(依據(jù)實(shí)施例1制備并且通過透析提純)和100μl的緩沖碳酸鹽溶液(0.1M；pH11)添加到包含低聚核苷酸鏈的溶液中。攪拌兩個小時后，該溶液發(fā)生膠凝。在通過薄膜過濾后，將凝膠再分散到200μl milli-Q水中。
實(shí)施例8通過在20ml體積的二甘醇中溶解50g.l-1的氯化釓和硝酸鈾制備摻雜1％鈾的Gd2O3的膠體。通過HRTEM確定并且通過激光粒子尺寸測量方法測量的最終納米球的尺寸是3.5nm。在二甘醇中加熱(40℃)和攪拌的情況下，將膠體透析24小時。自身的二甘醇的體積/透析的膠體的體積比為20。
通過溶液-凝膠方法在這些納米球周圍形成5.0nm厚的官能化的聚硅氧烷層。在包含5.0ml透析的膠體(4.53.1019粒子.l-1)的溶液中，將下面的物質(zhì)溶解28.4g.l-1氨丙基三乙氧基甲硅烷(APTS)、17.6g.l-1原硅酸四乙酯(TEOS)和13.2ml的每升0.1M三乙胺的水溶液。
在40℃的油浴中在攪拌下實(shí)施該反應(yīng)。它包括幾個步驟在t＝0h，添加相應(yīng)于16％的APTS總量的m1在t＝0.33h，通過添加10％的總水體積水解APTS在t＝1.33h，添加相應(yīng)于剩余的APTS的m2和TEOS總量在t＝2.33h，添加90％的剩余水體積在t＝50.33h，結(jié)束合成。
實(shí)施例9通過在50ml體積的二甘醇(2.260g的GdCl3，6H2O，0.1273g的EuCl3，6H2O和0.1250g的TbCl3，6H2O)中溶解50g.l-1的氯化釓、氯化鋱和氯化銪制備摻雜5％摩爾Tb3+和5％摩爾Eu3+的Gd2O3的膠體。在70℃添加3ml的2N NaOH的水溶液后，加熱到140℃一個小時，然后在180℃四個小時，通過HRTEM確定并通過激光粒子尺寸測量方法測量的最終粒子的尺寸是3.5nm。在二甘醇中加熱(40℃)和攪拌的情況下，將膠體透析24小時。自身的二甘醇的體積/透析的膠體的體積比為20。
在與實(shí)施例1相同的條件下通過溶液-凝膠方法實(shí)施涂層反應(yīng)。
為了測試時間分辨檢測的可能性(以及便于處理這些納米粒子)，用有機(jī)染料(熒光素)官能化10％的氨丙基三烷氧基硅烷(附圖7)。而且，其存在有利于通過色譜法提純雜交納米粒子，這是由于其進(jìn)展可以容易地用目測觀測。通過UV可見分光光度法和光子相關(guān)光譜法分析收集的組分驗(yàn)證了目測結(jié)果，并且可以對包含雜交納米粒子的組分(附圖7中的2和3)進(jìn)行鑒定。使用填充硅膠的色譜柱進(jìn)行色譜。將待提純的樣品體積固定在2.5ml，并且通過用乙醇或等體積的水-乙醇混合物緩沖的水溶液進(jìn)行洗脫。可以將摻雜有Tb和涂有聚硅氧烷層的Gd2O3的納米球用作檢測生物配體(特別是低聚核苷酸)的標(biāo)記物，其中10％的胺官能團(tuán)結(jié)合到熒光素衍生物上。由于鋱和熒光素的發(fā)光特性，所以當(dāng)用探針分子官能化時，這些納米粒子能夠選擇性標(biāo)記生物分子，這是由于與在納米粒子上接枝的探針之間的特異性相互作用所致，并因此可以用于檢測。在這種情況下，通過將活化的-COOH與存在于聚硅氧烷網(wǎng)狀組織中的胺官能團(tuán)之一進(jìn)行縮合可以將由羧酸官能團(tuán)修飾的低聚核苷酸接枝到納米粒子上，如果通過互補(bǔ)的低聚核苷酸(雜交)在特定點(diǎn)將其覆蓋的話，那么這使得納米粒子可以固定到固體載體上。在電磁激發(fā)后，熒光素發(fā)出使載體上固定點(diǎn)能夠被識別的光信號，在該載體上固定有納米粒子(附圖8)。如果已知載體上低聚核苷酸的序列，那么可以根據(jù)支配低聚核苷酸鏈的雜交的堿基互補(bǔ)原則，推導(dǎo)出接枝到納米粒子上的低聚核苷酸的序列。在熒光素被激光輻射破壞(detruction)之后，觀察到Tb3+離子的發(fā)光(附圖9)。涂覆倍半氧化物納米球的官能化聚硅氧烷的網(wǎng)狀組織與活性分子的接枝并行，使得倍半氧化物核中的摻雜劑的發(fā)光信號得以放大。對其倍半氧化物核是相同的相同數(shù)量的納米粒子來說，當(dāng)Ln2O3納米球涂有聚硅氧烷層時，Tb3+離子的發(fā)光度與不涂覆的納米球相比要大得多(附圖10-12)。此外，聚硅氧烷層確保了對稀鹽酸水溶液的足夠的保護(hù)作用。由兩個樣品記錄的光譜表明，涂有官能化的聚硅氧烷的納米球?qū)λ拇嬖谑遣混`敏的(與不涂覆的納米球不同)(附圖13)，所述兩個樣品包含相同的等量納米粒子，但是一個樣品是分散在乙醇中，而另一個在0.2M的HCl中。納米球在水介質(zhì)中的穩(wěn)定性和其發(fā)光特性的穩(wěn)定性在生物標(biāo)記光學(xué)中是必需的。這些結(jié)果證實(shí)本發(fā)明的納米粒子、特別是釓倍半氧化物納米球具有標(biāo)記和檢測生物配體的潛力，生物配體的存在可以通過下列方面證明-接枝到涂覆Ln2O3納米球的聚硅氧烷層上的有機(jī)染料分子的熒光性。
-摻入納米球中的摻雜劑發(fā)出的電磁輻射，并且其類型可以在同一納米球之內(nèi)發(fā)生改變(多次摻雜(multidoping))。
-測定包含釓倍半氧化物的納米球的磁性、特別是順磁性。
權(quán)利要求
1.雜交納米粒子，該雜交納米粒子包括-納米球，平均直徑為2至9nm，其至少90％的重量由Ln2O3組成，其中Ln代表稀土元素，任選摻雜有稀土元素或錒族元素、稀土元素的混合物或稀土元素和錒族元素的混合物，其中至少50％的金屬離子是稀土元素離子，-所述納米球的涂層，主要由官能化的聚硅氧烷組成，平均厚度為0.5至10nm范圍內(nèi)，優(yōu)選大于2nm且不大于10nm，和-至少一個通過共價鍵接枝到聚硅氧烷涂層的生物配體。
2.如權(quán)利要求1中所述的納米粒子，其特征在于通過氧橋?qū)⑺鐾繉又?至75％、優(yōu)選30至50％的硅原子結(jié)合到四個其它的硅原子上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的納米粒子，其特征在于所述涂層的密度為1.6至2.4、優(yōu)選1.8至2.1。
4.如權(quán)利要求1或2所述的納米粒子，其特征在于所述涂層的密度小于2。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于通過共價鍵將10和100000個發(fā)光有機(jī)分子接枝到所述涂層。
6.如權(quán)利要求5所述的納米粒子，其特征在于所述熒光有機(jī)分子選自若丹明或熒光素的衍生物。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于至少80％重量的納米球由任選摻雜的稀土元素倍半氧化物組成。
8.如權(quán)利要求7所述的納米粒子，其特征在于至少80％重量、優(yōu)選至少90％重量的納米球由Gd2O3組成。
9.如權(quán)利要求7所述的納米粒子，其特征在于至少80％重量、優(yōu)選至少90％重量的納米球由Y2O3組成。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于所述納米球周鑭系元素Eu、Tb、Er、Nd、Yb、Tm摻雜，所述元素占金屬陽離子的0.1至25％。
11.如權(quán)利要求10所述的納米粒子，其特征在于所述納米球用鑭系元素Nd或Yb摻雜。
12.如權(quán)利要求10所述的納米粒子，其特征在于所述納米球用鑭系元素Er摻雜。
13.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于所述納米球用至少兩種不同的鑭系元素?fù)诫s，所述元素占金屬陽離子的0.1至25％，并且所述鑭系元素的至少一個選自Eu和Tb。
14.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于10％以上的納米球的金屬陽離子是選自Gd、Nd的具有磁性的鑭系元素陽離子。
15.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于50％以上的納米球的金屬陽離子是選自Gd、Nd的具有磁性的鑭系元素陽離子。
16.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于0.01％至50％、優(yōu)選0.1％至10％的納米球的金屬陽離子是選自Ac、Th、Pa、Np、U、Np、Pu的鈾系元素陽離子。
17.如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于至少1％、優(yōu)選至少5％的納米球的金屬陽離子具有廣泛的中子捕獲能力，選自例如同位素157Gd和235U。
18.如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于通過共價鍵將1至1000、優(yōu)選1至100個生物配體分子接枝到涂層上。
19.如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于小于10％重量的納米粒子包含兩個以上接枝到涂層上的生物配體分子。
20.如權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于接枝的一個生物配體或多個生物配體衍生自核苷酸、糖類、維生素、激素、維生素H、抗生蛋白鏈菌素或其他用作生物媒介的有機(jī)分子。
21.如權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于將除所述生物配體之外的發(fā)光分子或配位分子接枝到涂層上。
22.如權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于將有機(jī)磷酸鹽、季胺類型的極化或帶電分子接枝到涂層上。
23.如權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的納米粒子，其特征在于將分子量小于5000g/mol、優(yōu)選小于1000的水溶性聚合物分子例如聚乙二醇或葡聚糖接枝到涂層上。
24.如權(quán)利要求1至23中任一項(xiàng)所述的雜交納米粒子的膠狀懸浮液。
25.制備如權(quán)利要求1至23中任一項(xiàng)所述的雜交納米粒子的方法，任選為如權(quán)利要求24所述的膠狀懸浮液的形式，其特征在于它包括以下步驟a)制備鈉米球的膠狀懸浮液，所述納米球的平均直徑為2至9nm，至少90wt％由Ln2O3組成，其中Ln代表稀土元素，任選摻雜有稀土元素或錒族元素、稀土元素的混合物或稀土元素和錒族元素的混合物，其中至少50％的金屬離子是稀土元素離子，b)將所需量的烷氧基硅烷和交聯(lián)試劑的混合物添加到膠狀懸浮液以在所述粒子的表面上形成涂層，所述涂層主要由用至少一種活性基團(tuán)官能化的聚硅氧烷組成，其平均厚度為0.5至10nm、優(yōu)選大于2nm且不大于10nm，和c)用化學(xué)方法通過與存在于涂層表面上的活性基團(tuán)偶合將至少一種生物配體接枝到所述涂層上，d)任選分離并干燥所獲得的雜交納米粒子。
26.如權(quán)利要求25所述的制備方法，其特征在于在步驟a)中，在形成所需的倍半氧化物所需最少量的水和任選濃度為0.01-1mol/l溶劑的堿例如NaOH存在下通過在極性溶劑、特別是乙二醇型的多元醇中溶解稀土元素和/或錒系元素的前體制備每升溶劑中包含100mg-100g納米球的膠狀懸浮液，然后加熱到130-250℃。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于稀土元素或錒系元素的前體是氯化物、醋酸鹽或硝酸鹽類。
28.如權(quán)利要求25至27中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在步驟b)中，將原硅酸四乙酯(TEOS)用作交聯(lián)試劑。
29.如權(quán)利要求25至28中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將所用的烷氧基硅烷的部分分子共價結(jié)合到發(fā)光分子。
30.如權(quán)利要求25至29中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在步驟c)之前加上通過與存在于涂覆表面上的活性基團(tuán)的偶合、接枝發(fā)光分子和/或配位分子和/或極化或帶電分子和/或水溶性聚合物分子的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及雜交納米粒子，該納米粒子包括－納米球，平均直徑為2至9nm，至少90％的重量由Ln
文檔編號G01N33/533GK1973204SQ200580006598
公開日2007年5月30日 申請日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者P·佩里亞, C·路易斯, C·馬凱特, R·巴齊, S·魯, O·蒂里門特, G·勒度 申請人:克洛德貝納爾里昂第一大學(xué), 科學(xué)研究國家中心, 里昂國立應(yīng)用科學(xué)學(xué)院